分子与细胞第4章细胞的物质输入和输出42生物膜的流动镶嵌模型教学设计

1、第2节 生物膜的流动镶嵌模型教学设计教材分析本节内容位于人教版第四章第二节，安排在细胞膜的功能和物质的跨膜运输之后，内容主要包括了对生物膜结构的探索的科学史和流动镶嵌模型的基本内容，通过本节内容的学习，学生形成“结构与功能相适应“的生命观念。2023版教材中科学史内容逻辑不够清晰，结合2023版教材对科学史内容做了调整，让教材内容逻辑性更强，科学史教学旨在带领学生亲历科学研究部分过程，体会科学探究的精神和做出假设的科学方法。学情分析 学生已经学习了细胞膜的功能和物质的跨膜运输，已经知道了生物膜是选择透过性膜，基于结构功能观学生会想研究其结构，所以顺利成章导入对功能的学习。同时根据高一学生的学习

2、特点，根据学生喜欢听故事的心里特点，善加利用科学史教学，可以达到事半功倍的效果。另外高一学生具备一定的推理分析能力，问题驱动式教学是可行的。教学重难点分析重点：流动镶嵌模型的基本内容难点：流动镶嵌模型科学构建中磷脂分子在水中的排布和两侧都是水的时候排布情况的推理。教学目标生命观念：通过对细胞膜流动镶嵌模型的学习，学生形成结构与功能相适应的观点。科学探究：通过重温科学探究过程，学生学会作出假设这种科学探究的方法，同时认同科学和技术是相互促进的。科学思维：通过对科学史的推理，自主构建流动镶嵌模型，发展学生归纳与概括和模型与建模的科学思维。教学过程教学环节学生活动教师活动设计意图新课导入回忆细胞膜的

3、功能将细胞与外界环境分隔开控制物质进出进行细胞间的信息交流提问：细胞膜的功能有哪些？为什么细胞膜具有这些功能，必然要学习其结构，关于细胞膜的结构的探索历经了很长的时间和很多科学家的不断探索，今天我们就一起来重温这个探究历程。回顾细胞膜的功能，从功能入手引导学生关注结构，从而树立结构与功能观。新课内容细胞膜成分的探索学生根据资料归纳最早关于细胞膜探索的实验1：欧文顿实验。总结1：细胞膜的主要成分是脂质学生观看幻灯片上有关磷脂分子的结构思考问题，并在资料上绘制排布情况学生上讲台绘制排布情况，其他同学在资料上绘制根据磷脂分子的特性。学生代表上讲台绘制排布情况，其他同学在资料上绘制磷脂分子的疏水尾由于

4、受到斥力而自发的聚集起来，形成一个脂分子团，亲水头部向外，疏水尾部朝内。学生代表上讲台绘制排布情况，其他同学在资料上绘制实验2：1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，将提出的脂质在空气水界面上铺成单分子层，测得其单分子层所占的面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。结论2：细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。学生思考，结合自己的知识回答。投影实验3：1935年，英国学者研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油水界面的表面张力。由于人们已经发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分表面张力会降低。结论3：细胞膜除了含有脂质分子外，可能还有蛋白质有关细胞膜的探索，最早追溯到18

5、75年，当时我们国家还在清朝闭关锁国，签订马关条约，国外科学家已经在开始进行科学探究了，我们一起来看看开始于什么事件？后来有科学家用人的红细胞为实验材料，通过化学分析发现脂质主要是磷脂，介绍磷脂的结构。思考：如果有一个水槽，把磷脂分子铺在水面上，磷脂分子将如何在水空气界面上排布？请学生上讲台绘制。思考：为什么科学家想到将磷脂分子铺在水空气界面上？思考：如果搅动水分子，迫使所有磷脂分子都进入水下，又会怎么排布呢？为什么？思考：膜两侧都是水分子，那么磷脂分子又将如何排布？这些都是我们理论推理的，到底事实上是怎么样的，必须要实验来证明。可以怎么来证明呢？思考：科学家们是如何想到将磷脂分析提取出来铺成

6、单分子层的？根据前面的假设，磷脂分子是双层排列的，可以根据数学知识做质性研究。中间隔了十年之久实验一直没有太大进展，直到一位精通物理知识的科学家将张力引入生物学研究，经过科学家们不断地探索，发现细胞膜还有少量糖类。这些物质是如何构成细胞膜的呢？通过启发学生思维，一点点引导学生自己去归纳概括得到细胞膜流动镶嵌模型的内容，自主构建模型，从而体会科学探究和社会技术之间的关系，体会科学家应该具备的品质。新课内容细胞膜结构的探索投影实验4：1959年，J.D.Robertsen根据电镜下观察到的细胞膜暗亮暗的三层结构，观察到这个现象可以得出什么结论呢？提出单位膜结构模型，“蛋白质脂质蛋白质”，模型是静止

7、的。变形虫的摄食、分泌蛋白的形成等说明细胞膜不是静止的。实验5：1970年，Frye和Edidin人-鼠细胞融合实验结论：大多数蛋白质分子也是可以运动的。细胞膜的结构特点：具有流动性实验6:1972年，桑格（S. J. Singer）和尼克森（G. Nicolson）根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。D.Robertsen是一位很会总结的科学家，提出的这个模型也是轰动一时，但是，科学研究一直在不断进行着，结合你们的生活经验，思考这个模型哪些

8、地方是有待完善的？究竟膜到底是不是静止的，必须用实验证明。随着电子显微镜在生物研究领域的应用日渐成熟，关于细胞膜的研究又迈入一个新的阶段。科学研究最终成果就是文章，要将自己的研究成果形成文章，所以文章撰写能力也是非常重要的。1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物膜模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。假如你是桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)，你的流动镶嵌模型内容会有哪些内容？新课内容流动镶嵌模型的内容学生根据前面推理的有关成分和结构，总结细胞膜的流动镶嵌模型内容。组成成分

9、：_基本支架：_蛋白质分布：_投影展示细胞膜的流动镶嵌模型图，再次引导学生巩固内容，补充糖蛋白和糖脂的功能。因为构成细胞膜的磷脂和绝大多数蛋白质都是可以流动的。磷脂分子可以根据相似相溶原理控制一部分物质进出细胞，膜上的载体蛋白具有特异性，可以控制物质进出细胞。运输、信息交流。细胞膜功能越复杂，蛋白质种类越多。总结：结构特点：_功能特点：_有糖蛋白的一侧为细胞膜外侧，因为糖蛋白与信息交流有关，信息交流应该是细胞膜外侧。有点像安装在门外的门铃一样。学生分享自己的感悟，进行科学探究思维和探究能力的培养。为什么细胞膜具有流动性？结合细胞膜的功能，为什么细胞膜可以控制物质进出细胞？和哪些结构有关？膜上的蛋白质体现了什么功能？所以细胞膜功能的承担者蛋白质所以膜功能和蛋白质有什么关系所以我们也把细胞膜这个特性细胞膜的功能特点：具有选择透过性。观察这个图，你能判断哪一边是细胞膜外侧么？能说说你的判断理由么？这个类比非常好，对细胞膜流动镶嵌模型总结的很到位，说明你们具备很强的科学探究能力，学完这个内容，关于这段探究历程，你们有哪些感悟呢